ABC-UL CALCULATOARELOR

CAPITOLUL 1 DE LA PIATRA LA ADNDE CE FOLOSESC OAMENII CALCULATOARELE?

Computerul a schimbat societatea in moduri pe care nimeni nu si le putea imagina acum 20 de ani. Totusi, aceasta revolutie este inca in perioada "copilariei" sale iar ritmul schimbarilor este inca unul accelerat. Noile tipuri de computere, de comunicatii, tehnologiile aparute promit schimbari profunde a modurilor in care lucram, comunicam, invatam sau ne conducem afacerile.

Calculatoarele au devenit o parte esentiala a lumii noastre si a vietii nostre de zi cu zi. Ele sunt folosite in majoritatea afacerilor pentru administrarea informatiilor din institutie. Prin urmare majoritatea oamenilor folosesc calculatoarele la serviciu pentru a accesa informatia. Utilizatorii care au calculatoare acasa le folosesc atat pentru managementul datelor personale cat si pentru distractia de care au nevoie. Oamenii de stiinta folosesc computerele pentru a deveni mai eficienti. Studentii pot utiliza calculatoarele intr-o multime de feluri, de la cautarea de informatii pe Internet pana la realizarea de proiecte sau crearea de articole.

Se pare ca am progresat pana la stadiul in care este dificil sa-ti imaginezi lumea fara computere. Desi calculatoarele ocupa un rol important in viata noastra (direct sau indirect) majoritatea oamenilor nu realizeaza impactul calculatoarelor asupra vietii lor. Din momentul in care incep sa inteleaga cat de mult controleaza calculatoarele rutina de zi de zi apare ceea ce se numeste "frica de calculator".

Inca foarte multi oameni se tem sa invete sa utilizeze calculatorul (si cred ca dumneavoastra nu faceti parte dintre acestia din moment ce cititi acest curs). Ei devin extrem de nervosi deoarece cred ca ar putea distruge calculatorul si vor trebui sa-l plateasca. In plus, afland ca este vorba de computere multi considera ca sunt in incapacitatea de a invata asa ceva. Prin urmare MULTI sunt frustrati cand vine vorba de computere. Parerea mea este ca FRICA ESTE GENERATA DE LIPSA DE CUNOASTERE (oamenii se tem de ceea ce nu cunosc sau nu inteleg).

In timp ce este adevarat ca vorbim de masini extrem de complexe, un utilizator obisnuit NU TREBUIE SA STIE ORICE despre calculator pentru a-l putea folosi (cati dintre soferi cunosc in detaliu masina pe care o conduc ???).

Una din marile probleme ridicate de incepatori este: "Si daca stric ceva?" NU AVETI CE STRICA atat timp cat sunteti rationali. Doar experimentand puteti invata. De cele mai multe ori calculatorul "va intreaba" daca doriti sa executati acea operatie si aveti posibilitatea de a renunta daca nu sunteti siguri.

Risc acum spunand ca un calculator este "OGLINDA PROPRIEI NOASTRE INTELIGENTE". In plus, NU VETI FI NICIODATA "EXPERTI". NU EXISTA EXPERTI atunci cand vorbim de calculatoare (exista doar persoane care se considera "experti").

In finalul deschiderii, vreau sa va spun ca doar invatand zi de zi veti alunga toate temerile pe care le aveti vis-a-vis de calculatoare ("Practice makes perfect").

CALCULATOARELE SUNT DOAR PENTRU TOCILARI?

De cate ori nu ati fost bombardati cu urmatoarele informatii de catre companiile care vand calculatoare: CPU Pentium 4 2GHz FSB/400 256KB MAINBOARD Intel D850MVL "Maryville" ATX board, audio, lan MEMORY 1 GB RDRAM 800MHz ECC, up to 2GB HARD DISK 36,7GB U160, 15000rpm, 3.6ms, 4MB cache, Seagate Cheetah X15 36LP ST336752 SCSI CTRL Adaptec Ultra 160 ASC-19160, LVD, 160MB/s DVD ROM 10X/40X FDD 3.5"/1.44MB TEAC VIDEO CARD AGP MATROX MILLENIUM G450 DUALHEAD 32 MB DDR SDRAM CASE ATX MIDITOWER P4 CASE, 300W PFC NETWORK ADAPTER ON BOARD INTEL 82562ET 10/100Mbps, WOL AUDIO Analog Device AD 1885 KEYBOARD PS/2 MOUSE PS/2 OS Windows 2000 Professional?

Suna incredibil de ciudat, nu-i asa?

In acest curs voi incerca demistificarea calculatoarelor pe care inca multe persoane le vad ca pe niste lucruri diavolesti care te innebunesc cand ti-e lumea mai draga.

Impreuna vom pune calculatorul sub microscop si-i vom analiza partile componente, modul in care lucreaza acestea astfel incat sa fie eliminat sentimentul de frustrare atunci cand in discutii apare ca subiect calculatorul.

In general, cartile care prezinta aparate, tehnologii sau cine mai stie ce incep cu o scurta istorie legata de subiectul principal. Acest lucru il voi face si eu deoarece vreau sa accentuez ideea ca NU noi suntem generatia care folosim pentru prima data in istoria omenirii calculatorul.

ANTICHITATE, EV MEDIU

Cu siguranta primele unelte folosite in calcule au fost degetele si nu este o simpla coincidenta faptul ca unul din cuvintele fundamentale din informatica este digit.

Pe masura ce a aparut nevoia de a reprezenta numere mai mari, omul preistoric (acum 20.000 30.000 de ani) a inceput sa utilizeze materiale in acest scop. Pietre sau lemne, oase sau metale au fost utilizate pentru a reprezenta numere mari avand totodata avantajul ca puteau fi pastrate si pentru uz ulterior.

Primul sistem de calcul cunoscut este abacul. Se crede ca a fost inventat de babilonieni (undeva intre 1000 500 IC) desi sunt destui care sunt de parere ca abacul [Figura 1] a fost inventat de chinezi. Cuvantul abacus provine din latina ca derivatie din cuvantul grecesc abax (care inseamna nisip) desi, si in acest caz, sunt destui care cred ca provine din cuvantul evreiesc abhaq (care inseamna praf).

In multe lucrari Blaise Pascal (matematician, fizician francez) este creditat cu inventarea primei masini operationale de calcul numita Masina Aritmetica. Totusi, se pare ca primul calculator mecanic a fost conceput de Leonardo da Vinci, cu aproape 150 de ani mai devreme. Geniul lui da Vinci este arhicunoscut: pictor, muzician, sculptor, arhitect, inginer, etc. Totusi, contributia sa la crearea primelor masini de calcul a ramas necunoscuta pana la descoperirea a doua caiete de-ale sale in 1967. In acestea (datand din 1500) se aflau schite ale unui calculator mecanic si ale modelului realizat de da Vinci [Figura 2, Figura 3].

In 1614 scotianul John Napier (1550-1617) a publicat un articol in care prezenta descoperirea unui algoritm. Totodata Napier a inventat un sistem ingenios de bare mobile care-i permiteau utilizatorului sa inmulteasca, sa imparta si sa calculeze radacina patrata si radacina cubica.

In 1640, Pascal a inceput dezvoltarea unui dispozitiv care sa-l ajute pe tatal sau sa faca diverse calcule. Primul model operational, Masina Aritmetica, a fost introdusa in 1642, iar in urmatorii 10 ani Pascal a creat inca 50 de alte dispozitive (in 1658 chiar a fost un scandal enorm cand, sub pseudonimul de Amos Dettonville i-a provocat pe ceilalti matematicieni la un concurs si apoi si-a decernat premiul).

Wilhelm Schickard (1592-1635), din Tuebingen, Wuerttemberg (Germania) a creat ceasul calculator. Aceasta masina mecanica putea fi utilizata la adunarea sau scaderea numerelor de 6 cifre operatiile fiind realizate prin folosirea unor roti (o rotire completa determina cresterea cu un ordin de marime). Masina si planurile au fost pierdute si redescoperite in 1935, pentru a fi din nou pierdute (era razboi) si redescoperite de Franz Hammer in 1956.

ISTORIC 1900..

Sunt enorm de multe date importante in istoria calculatoarelor dar cum scopul acestei carti nu este unul istoric voi trece la etapele mai apropiate, ca timp, de noi.

Se spune adesea ca istoria este facuta de invingatori (si se mai spune ca cei care nu invata din lectiile istoriei sunt condamnati sa le repete).

Matematicianul si fizicianul american John Vincent Atanasoff are onoarea de a fi persoana care se banuieste ca a creat (sau nu) primul dispozitiv electronic special pentru calcul. Lector la Iowa State College Atanasoff era de cele mai multe ori chinuit de procesul rezolvarii manuale a unor ecuatii complexe. Lucrand cu studentii sai Atanasoff a inceput crearea unui computer electronic in 1939 (realizand prototipul in toamna anului 1939). [Figurile 1-3]

In procesul crearii dispozitivului Atanasoff si Berry (unul din studenti) au implementat o serie de caracteristici ingenioase si unice. De exemplu, una din principalele probleme ale creatorilor de calculatoare era data de posibilitatea stocarii numerelor pentru a putea fi utilizate ulterior. Modelul lui Atanasoff folosea condensatori pentru a stoca sarcini electrice care sa reprezinte valorile logice 0 si 1. Condensatorii erau montati pe cilindri care se roteau si care aveau benzi metalice pe suprafata exterioara. Acesti cilindri puteau stoca 30 de numere binare care puteau fi citite pe masura ce cilindrii se roteau.

Datele de intrare erau de forma unor cartele perforate in timp ce rezultatele intermediare erau stocate pe alte cartele.

Dupa cel de-al doilea razboi mondial a fost descoperit un calculator numit Z3 realizat in Germania in 1941 de inginerul Konrad Zuse. Desi folosea relee, Z3 era extrem de sofisticat pentru acele vremuri folosind sistemul binar si metode de calcul cu virgula mobila (Zuse s-a gandit sa foloseasca tuburi cu vid dar s-a decis sa utilizeze relee deoarece erau mult mai accesibile pentru el) [Figura 4].

Dispozitivul creat de Zuse a stat la baza modelului creat de Howard H. Aiken cunoscut oficial sub numele de IBM ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator) dar mai este numit si Mark I.

Mark I a fost construit cu comutatoare, relee si producea un zgomot similar unei incaperi pline de femei care barfesc. Masina avea mai mult de 750000 de componente, avea 15 metri lungime, 2,4 metri inaltime si cantarea aproape 5 tone. [Figura 1]

Desi Mark I este considerat primul calculator digital arhitectura sa era complet diferita de cea a calculatoarelor moderne. Dispozitivul era format din mai multe calculatoare care lucrau impreuna la aceeasi problema sub coordonarea unei unitati de control. Instructiunile erau scrise pe hartie, datele constau din cartele perforate iar dispozitivul putea executa operatiile doar in ordinea in care erau primite. Folosit de US Navy pentru calcule balistice Mark I a fost operational pana in 1959.

Armata americana i-a sponsorizat pe John Mauchly si John Presper Eckert in cercetarile lor deoarece aveau nevoie de un dispozitiv de calcul pentru a scrie tabelele de tragere necesare artileriei (seturi de date necesare pentru a localiza cat mai bine tinta). Ballistic Research Laboratory a auzit de cercetarile lui Mauchly si de calculatoarele (cam mult spus) pe care acesta le crease anterior. Pe baza masinii create de Atanasoff, a inceput in 1942 crearea unui computer care sa foloseasca tuburile cu vid pentru a mari viteza de calcul.

Pentru a realiza ENIAC cei doi au lucrat 1 an la design si 18 luni (si 500.000$) pentru a-l construi [Figura 2]. US Army a folosit ENIAC-ul si pentru crearea bombei cu hidrogen, predictii meteorologice, studii ale razelor cosmice, studii asupra numerelor aleatorii sau crearea unui tunel aerodinamic. ENIAC era un monstru: avea 3 metri inaltime, ocupa 167 metri patrati, cantarea aproape 30 de tone, folosea mai mult de 70000 de rezistori, 10000 de condensatoare, 6000 de comutatoare, 18000 de tuburi cu vid. Avea nevoie de 160 de kWati pentru a functiona (cam cat un orasel) si de cate ori era pornit in orasul Philadelphia apareau pene de curent.[Figura 3]

Una din marile probleme a acestui computer era fezabilitatea deoarece 80% din timpul in care ENIAC nu functiona nu se facea altceva decat sa se localizeze si sa se inlocuiasca tuburile arse. De exemplu, in 1952 s-au inlocuit 19000 de tuburi (cam 50 pe zi).

In vara anului 1943 Mauchly si Eckert discuta conceptul realizarii unui computer care sa memoreze programele ce trebuie rulate si datele cu care se lucreaza. Ideea lui Eckert a fost de a folosi linii de mercur pentru memorie. Liniile de mercur erau construite prin folosirea unui tub subtire de mercur care avea la capete cristale de cuart. Aplicarea unui curent asupra unui cristal de cuart determina producerea de vibratii iar vibratiile intr-un cristal de cuart determina aparitia unui curent electric. Principiul era simplu: aplicand un curent pe cristalul de la un capat era generata o unda care se propaga prin mercur (cu o viteza stiuta). In momentul in care unda ajungea la celalalt capat se genera un curent. Acesta era amplificat si retransmis primului cristal creandu-se un loop (o bucla) continuu. Mai mult, pe aceeasi linie se puteau mentine mai multe pulsuri (cam 1000 de biti pentru un tub de 1,5 metri).

In august 1944 cei doi propun realizarea unui nou computer numit EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). Din nefericire, desi conceptul modelului a fost gata in 1946 membrii proiectului nu au mai fost suficient de interesati si EDVAC a fost realizat de abia in 1952. Totusi, EDVAC poate fi considerat ca primul computer cu program de executie stocat in el.

In 1946 Eckert si Mauchly au infiintat Eckert-Mauchly Computer Corporation iar in 1949 au lansat computerul BINAC (BINary Automatic) care folosea banda magnetica pentru a stoca datele.

In 1948 Dr. John Von Neumann a facut cateva modificari ENIAC-ului. ENIAC-ul executa simultan calcule aritmetice si operatii de transfer si din aceasta cauza existau dificultati de programare. Von Neumann a sugerat utilizarea codurilor pentru controlul comutatoarelor si a adaugat un convertor pentru a face posibila inserierea operatiilor.

O piatra de hotar in istoria calculatoarelor a fost UNIVAC. A fost realizat tot de Eckert si Mauchly pentru US Census Bureau. In aprilie 1946 USCB le-a platit 400.000$ pentru a crea un calculator. Designul si contractul au fost finalizate in 1948 dar conditiile financiare i-au adus pe cei doi in pragul falimentului.

In 1950 compania lor a fost cumparata de Remington Rand Inc iar avocatii firmei au reusit sa obtina de la guvernanti conditiile financiare necesare terminarii UNIVAC-ului. Acesta a fost preluat de Census Bureau la 31 Martie 1951 costurile de constructie fiind de 1.000.000$. [Figura 1]

Primele 46 de calculatoare UNIVAC au fost realizate atat in scopuri guvernamentale cat si pentru noile afaceri. Remington Rand a devenit prima companie producatoare de calculatoare.

UNIVAC folosea banda magnetica cu o viteza de 12800 de caractere pe secunda si cu o viteza de citire de 254 cm pe secunda, inregistra 40 de caractere pe 5 cm de banda.

ISTORIC-IBM

Un rol important in cele etapele urmatoare il are IBM. Cea mai mare companie din domeniu in momentul de fata International Business Machines este responsabila de multe din inventiile care tin de calculatoare.

Infiintata in 1911 IBM a inceput afacerile ca principal producator de masini de perforat cartele. In anii 1930 construiesc o serie de calculatoare (cam 600) bazat pe sistemul lor de procesare a cartelelor. In 1944 IBM se afla printre finantatorii lui Mark I.

Anul 1953 este anul in care IBM a creat 701 EDPM care conform afirmatiilor lor era primul computer comercial ce poate fi folosit in orice scop. Acest calculator reprezenta parte a efortului pe care americanii il depuneau in razboiul cu Coreea. Au fost create 19 calculatoare 701 (costa 15000 $ per luna inchirierea lor) din care primul a ajuns la sediul central al firmei (New York), 3 la institute de cercetari atomice, 8 la companii de aviatie, 3 la alte institute de cercetare, 2 la agentii guvernamentale, 2 la marina americana si unul la US Weather Bureau. 701 a dus si la crearea si dezvoltarea limbajului de programare FORTRAN (FORmula TRANslation, creat de John Backus in 1954).

In 1956 a fost actualizat modelul 701 si astfel s-a creat modelul 704, considerat primul supercomputer al lumii. 704 folosea echipamente magnetice pentru memorie fiind mult mai rapid decat modelul anterior. Modelul 7090 creat de IBM a fost primul model de calculator comercial care folosea tranzistori. Cu modelele din seria 700 IBM a dominat piata producatorilor de computere pentru urmatorii 20 de ani.

Dupa seria 700, IBM creeaza modelul 650 EDPM considerat primul model destinat maselor largi de utilizatori (universitatile aveau un discount de 60%).

In 1964 a fost creat primul prototip de mouse pentru a fi utilizat cu noile interfete grafice (ferestre). Engelbart a inregistrat patentul unui dispozitiv format dintr-o caseta de lemn cu doua roti (1970) descriindu-si inventia ca fiind indicator de pozitie X-Y pentru un sistem de afisare. Deoarece avea un fir in partea din spate a fost numit mouse (soarece).

IBM este compania care a introdus dischetele in lumea calculatoarelor. In 1971 ei au creat primul disk de memorie sau floppy disk cum sunt cunoscute astazi. Prima discheta era un disk de plastic de 8 inch (20 cm) acoperit cu oxid de fier si a fost inventat de Alan Shugart. A fost considerat un produs revolutionar deoarece permite transportarea datelor de la un computer la altul.

ISTORIC-INTEL

O companie nou creata, Intel, a facut publica in 1970 primul cip DRAM numit 1103. In 1972 acesta a fost cel mai vandut semiconductor din lume. Primul computer comercial care folosea 1103 a fost HP9800. In noiembrie 1971 Intel a facut publica introducerea primului microprocesor Intel 4004 inventat de inginerii sai Frederico Faggin, Marcian E. Hoff si Stan Mazor. Dupa ce inventarea circuitelor integrate a revolutionat designul computerelor progresul era reprezentat de miniaturizarea componentelor. [Figura 1]

PRIMUL PC

In iulie 1980 reprezentantii IBM se intalnesc pentru prima data cu Bill Gates, boss-ul de la Microsoft Corporation, pentru a discuta crearea unui sistem de operare care sa fie utilizat pentru noile calculatoare personale IBM. Observand dezvoltarea pietei de calculatoare cei de la IBM si-au propus sa sparga piata oferind calculatoare personale. Numele planului secret a fost Project Chess (Proiectul Sah) iar numele de cod al calculatorului Acorn. 12 ingineri condusi de William C. Lowe s-au apucat de lucru cu scopul crearii acestui calculator. La 12 august 1981 IBM a lansat noul computer, re-numit IBM PC, alta piatra de hotar in istoria computerelor. PC provenea de la personal computer, IBM fiind raspunzatori de popularizarea noului acronim.LEGEA MOORE

Dr. Gordon Moore, co-fondator al prestigioasei companii INTEL (1986) a facut o observatie faimoasa in 1965, la 4 ani dupa realizarea primului circuit integrat. Mass-media a numit-o "Legea lui Moore" si asa i-a ramas numele.

Moore a prezis ca numarul de tranzistoare per circuit integrat se va dubla la fiecare 18 luni. A prezis si ca aceasta tendinta va continua pana in 1975. O alta forma vehiculata a legii spune ca "performanta microprocesoarelor se va dubla la fiecare 18 luni".[grafic]

Prin tehnologiile implementate de Intel legea lui Moore a fost mentinuta desi acum se incearca reducerea perioadei de 18 luni.

Asa cum bine stiti dezvoltarea computerelor nu s-a oprit aici, in prezent performantele calculatoarelor depasind cu mult si cele mai frumoase vise ale pionerilor calculatoarelor.

Microprocesoarele din silicon au fost "creierul" calculatoarelor pentru mai bine de 70 de ani. De la inceput producatorii au "inghesuit" cat mai multe componente electronice in microprocesor.PREZENT, VIITOR

In prezent multi considera ca legea lui Moore va ajunge la limita sa datorita limitarilor fizice impuse de microprocesoarele realizate din silicon. Noile tehnologii folosite pentru a "inghesui" cat mai multe tranzistoare in chip-uri se numesc deep-ultraviolet lithography (DUVL). Dar si aceasta tehnologie isi va atinge limitele in jurul anului 2005. Multi din producatori deja cauta noii tehnologii (ca de exemplu EUVL: extreme-ultraviolet lithography) pentru a mari viata siliconului pana in 2010.

Cercetatorii verifica si alte alternative pentru designul microprocesorului. Doua din cele mai interesante tehnologii din momentul de fata sunt calculatoarele genetice (DNA computers) si calculatoarele cuantice (Quantum computers).

Computerele DNA au cateva avantaje:

Atat timp cat exista organisme celulare va exista sursa necesara de ADN (acid dezoxiribonucleic);

Cantitatile mari de ADN existente vor reduce costurile de productie;

"biochip-urile" vor fi produse din materiale care nu sunt toxice;

dimensiunile vor fi mult reduse.

Insa, avantajul principal al computerelor ADN este dat dimensiunile miniaturale ale computerului si de capacitatea de stocare a informatiei. 450 de grame de ADN poate stoca mai multa informatie decat TOATE calculatoarele care au fost produse pana in prezent luate la un loc. Puterea de calcul a unui computer ADN de dimensiunea unei lacrimi este mai mare decat a celui mai performant supercomputer actual. Intr-un centimetru cub pot incape 10 trilioane de molecule ADN care pot depozita 10 TB (1012 bytes) de date si pot efectua 10 trilioane de calcule simultan !

Computerele de azi folosesc bitii pentru a manipula datele. Fiind folosite doar doua stari (0 si 1) exista anumite limitari. Computerele cuantice nu se supun acestor limitari deoarece informatia este codata folosind qubitii (qubit). Qubitii sunt atomi care lucreaza impreuna pentru a fi utilizati ca procesor sau ca memorie. Un astfel de computer ar putea executa 10 trilioane de operatii pe secunda (cel mai puternic computer actual executa "doar" 2 trilioane de operatii pe secunda).

Istoria continua Si suntem martorii unor inventii uimitoare

CAPITOLUL II COMPUTERELE SI NOI

FATA NEVAZUTA A CALCULATOARELOR

Un sistem computerizat este format dintr-un numar de subsisteme care functionand impreuna ii permit acestuia sa execute operatii complexe.

Sistemele computerizate difera in marime, costuri, etc. iar performante depind de sarcinile pe care sistemul le are de indeplinit.

In reclamele prin care producatorii isi promoveaza produsele veti auzi de MHz, IDE si SVGA. Putini sunt cei care sunt familiarizati cu acesti termeni si acest lucru se datoreaza faptului ca, in general, calculatoarele sunt achizitionate in cutii frumoase pe care majoritatea nu le deschid niciodata.

Prima veste buna este ca: nu exista sisteme computerizate proaste. Cel mai slab sistem existent in momentul de fata este mult mai bun si mult mai ieftin decat cel mai bun sistem de acum cativa ani (vezi legea Moore din capitolul precedent).

CUM LUCREAZA COMPUTERELE?

Cum functioneaza computerele? Nu trebuie sa cunoasteti toate detaliile functionarii pentru a utiliza un computer. Dar macar principiile de baza ar trebui sa le cunoasteti. Se poate spune ca un computer este un dispozitiv care prelucreaza informatii, numite de cele mai multe ori "date". Computerul primeste niste date (informatii) pe care le prelucreaza si returneaza niste rezultate. Informatiile primite sunt numite "input"-uri (intrari). Acestea sunt prelucrate ("procesate"). Dupa prelucrare sunt trimise "output"-urile (numite "iesiri").

Deci sistemul este cat se poate de simplu: INTRARE >> PRELUCRARE >> IESIRE.

Din punct de vedere functional se considera ca partile componente ale unui computer sunt:

1. Dispozitivele de intrare - dispozitive utilizate pentru introducerea informatiilor in calculator (tastatura, mouse, etc)

2. Unitatea centrala - locul unde sunt prelucrate informatiile primite de calculator.

3. Dispozitive de iesire - dispozitive utilizate pentru prezentarea rezultatelor obtinute.

4. Dispozitive de memorare - dispozitive utilizate pentru pastrarea datelor prelucrate pentru a fi reutilizate.

Computerele proceseaza informatii. Dar ce fel de informatii? Informatiile pot lua diverse forme si pot fi prezentate in doua moduri:

a) informatia de tip analog: care se prezinta in mod continuu (ca de exemplu temperatura, viteza masinii, etc).

b) informatia de tip digital: care este reprezentata de un set de valori distincte. Computerele folosesc acest tip de informatie, mai precis informatii binare (valorile pot fi doar 0 si 1).

Exista mai multe motive pentru care computerele folosesc informatia binara:

1) Simplitate: este cel mai simplu, compact si cel mai putin ambiguu mod de a exprima un anumit lucru.

2) Dezvoltare3) Claritate: erorile sunt minimizate atunci cand se lucreaza cu valori care pot fi doar 0 sau 1.

4) Viteza: computerele iau milioane de decizii intr-o secunda si acest lucru este mult mai usor cand valorile sunt mai mici.

Oamenii folosesc pentru reprezentarea valorilor notatiile zecimale in timp ce computerele folosesc sistemul binar.

Deci ajungem la ...

BITI SI BYTESPentru o mai buna intelegere a modului in care lucreaza componentele unui calculator cred ca sunt absolut necesare prezentarea unor elemente de baza. Chiar si cele mai avansate calculatoare functioneaza pe principii similare calculatoarelor slabute.

In primul rand trebuie spus ca toate calculatoarele folosesc semnale electrice pentru reprezentarea diverselor stari logice. Cele mai cunoscute sunt adevarat si fals, iar aceste stari pot fi asociate cu tensiuni pozitive (pentru starea adevarat) si tensiuni negative (pentru starea fals). Nu trebuie sa confundati cele doua stari logice cu starea fizica a calculatorului (pornit sau oprit). De obicei prezenta unui voltaj pozitiv indica existenta unui bit in timp ce absenta voltajului (sau un voltaj negativ) este o indicatie a lipsei unui bit.

Inainte de anii '90 majoritatea computerelor foloseau tensiuni de +5V pentru starea adevarat si 0 sau 5V pentru starea fals. In zilele noastre tensiunile folosite sunt mai mici (2,5 3,3V) si acest lucru este foarte bun deoarece componentele calculatorului degaja mai putina caldura.

Daca vreodata ati folosit un calculator pentru mai mult de 5 minute ati auzit probabil de biti si bytes (memoria calculatorului, dispozitivele de stocare a datelor, dimensiunile fisierelor si multe altele): calculatorul are un procesor 32 biti cu 64 megabytes de RAM si hard disk de 10 gigabytes. In sectiunile urmatoare voi prezenta bitii si bytes pentru o intelegere completa a lor. Deci

NUMERE ZECIMALE

Cea mai usoara metoda de a intelege bitii este sa-i comparati cu ceva ce cunoasteti: numerele zecimale (digiti). Un numar zecimal este reprezentat de o cifra cu valoare de la 0 la 9. Pentru a crea numere mai mari se folosesc combinatii de numere zecimale. De exemplu 1274 este un numar format din 4 cifre in care 4 se afla pe pozitia unitatilor, 7 pe cea de-a zecilor, s.a.m.d. Cel mai simplu:

1274 = (11000) + (2100) + (710) + (41)

Acelasi numar poate fi exprimat ca puteri ale lui 10:

1274 = (1103) + (2102) + (7101) + (4100)

In viata de zi cu zi folosim sistemul zecimal (baza-10) poate din cauza ca avem 10 degete la maini. DAR sistemul zecimal nu este singurul si din nefericire calculatoarele nu-l folosesc.

BITII

Computerele opereaza prin utilizarea unui sistem numeric in baza 2, cunoscut si sub numele de sistem binar. Folosirea sistemului binar de catre computere este data de faptul ca, in cazul tehnologiilor actuale, este mult mai usor de utilizat. Se pot realiza computere care sa opereze in baza 10 dar nu cred ca vor fi suficient de multi clienti care isi vor permite sa le cumpere.

In locul cifrelor zecimale computerele folosesc cifrele binare. Cuvantul bit este de fapt prescurtarea de la Binary digIT. In timp ce in sistemul zecimal se folosesc 10 cifre cel binar nu are decat doua: 0 si 1 (ca de exemplu 10011111010). Cum se poate face corelatia dintre cele doua sisteme?

Daca in cazul sistemului zecimal au fost folosite puteri ale lui 10 pentru compunerea numerelor, in cazul sistemului binar se folosesc puteri ale lui 2:

100 1111 1010

(1210) + (029) + (028) + (127) + (126) + (125) + (124) + (123) + (022) + (121) + (020) = 1024 + 0 + 0 +128 + 64 + 32 + 16 +0 + 8 + 2 + 0 = 1274In cazul numerelor binare fiecare bit reprezinta valoarea puterilor lui 2. De la 0 la 20 sistemul de valori este cel prezentat alaturi. Urmarind sirurile se poate vedea ca 0 si 1 sunt aceleasi ca in sistemul zecimal. La valoarea 2 se observa prima modificare (cand se aduna 1 cu 1 in sistemul binar primul bit devine 0 iar cel de-al doilea 1). Trecand de la 15 la 16 se observa ca mutarea se face cu toti cei 4 biti (1111 devine 10000).

In cazul informatiei zecimale numararea incepe de la 0 iar cand se ajunge la 9 se trece la numere de ordinul zecilor: se adauga un 1 in fata si se reincepe numaratoarea de la 0. In cazul informatiei binare se porneste tot de la 0 dupa care urmeaza 1 dupa care se adauga un 1 in fata si se reincepe de la 0. Astfel numaratoarea binara arata cam asa: 0, 1 , 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001, 1010, etc

BYTES

Bitii nu sunt singuri in lumea computerelor. De cele mai multe ori umbla in grupuri de cate 8 iar aceste grupuri se numesc bytes. De ce sunt 8 biti intr-un byte? Din acelasi motiv pentru care sunt 12 cutite intr-o duzina! (decizia a fost luata cu peste 50 de ani in urma).Folosind 8 biti intr-un byte se pot reprezenta valori asa cum se poate vedea si din sirul de mai jos: 0 = 00000000 1 = 00000001 2 = 00000010 ...254 = 11111110255 = 11111111 ...65534 = 111111111111111065535 = 1111111111111111Bytes sunt folositi si pentru reprezentarea caracterelor dintr-un document text. In setul de caractere ASCII fiecarei valori binare de la 0 la 127 ii este corelata un caracter (litera, cifra, etc). Majoritatea calculatoarelor folosesc varianta extinsa a caracterelor ASCII (256).

In situatiile in care se folosesc mai multi (foarte multi) bytes apar prefixele va care simplifica mult viata: astfel se vorbeste de megabytes, gigabytes, etc. Alaturi va sunt prezentate prefixele si dimensiunile corespunzatoare.

Kilobytes (K sau KB) si megabytes (MB) sunt valorile cele mai utilizate definind dimensiuni de fisiere. In greaca, kilo inseamna "mii", mega inseamna"milioane". Un MB este echivalentul a circa 500 de pagini de text. Cand cineva va spune ca are un hard disk de 10 giga inseamna ca are o capacitate de stocare de circa 10 miliarde de bytes, sau mai precis 10.737.408.240 bytes.Baze de date de ordinul terrabytes sunt ceva obisnuit in momentul de fata si cu siguranta exista si baze de date de tipul pentabytes (la Pentagon, USA).

BITI, BYTES, KILO,MEGA

Poate va intrebati: "ce reprezinta multiplii folositi pentru noi?". Voi incerca sa exemplific in cele ce urmeaza.Valorile utilizate (indiferent ca este vorba de biti sau bytes) sunt atribuite caracteristicilor diverselor componente ale computerului, documentelor create sau utilizate de dumneavoastra si capacitatilor de stocare pe diverse dispozitive. Despre componentele calculatorului si caracteristicile lor voi vorbi in capitolele urmatoare asa ca nu mai insist aici.

In ceea ce priveste documentele, pe care le creati sau cu care lucrati, ele pot fi de mai multe tipuri. Raportat la fiecare tip de document dimensiunile acestuia sunt altele. Astfel:

1) Un document text (*.txt creat cu Notepad) care contine 1 caracter are 1 byte. Tot un document text (cu un singur caracter) dar creat cu alta aplicatie (Microsoft Word) are 20 kB (mai precis 19,5 KB (19.968 bytes)).

2) Un document cu text si imagini are o dimensiune mai mare decat acelasi document in situatia in care avea doar text. Dimensiunile pot varia de la zeci de kB la zeci de MB.

3) O imagine statica (in functie de tipul de imagine) poate avea dimensiuni de la zeci de kB la zeci de MB.

4) Un fisier de sunet (muzical) are dimensiuni de ordinul MB (in general zeci de MB).

5) Un film (sau o imagine animata) are dimensiuni de ordinul zeci de kB sau zeci de MB.

Vreau totusi sa intelegeti ca TOTUL ESTE RELATIV. Un document doar cu text poate avea o dimensiune mai mare chiar si decat un filmulet. De asemenea, o imagine poate fi mai mare (ca dimensiune) decat un filmulet. Cand vorbesc de un filmulet ma refer la un film de tipul unui clip publicitar. Cred ca realizati ca un film de 1,5 ore nu prea poate fi egalat la dimensiune de un document. Apropo, un film de cinema ocupa cam 700 - 1400 MB.

METADATE=DATE DESPRE DATE

Pentru buna desfasurare a procesului de intelegere a calculatorului consider ca mai sunt necesare cateva date despre date (sau metadate cum se numesc in lumea calculatoarelor). Deci, definitii:* Campuri de date = unitatea de informatie semnificativa (numele unui document reprezinta un camp de date). Acestea sunt completate de utilizator sau alocate automat de calculator (de ce? pentru ca poate!)

* Inregistrare = (definitie data de multi) grup de campuri de date avand o conexiune logica si care sunt tratate ca o unitate.

* Document = date prelucrate de computer si stocate (memorate) pe unul din tipurile de memorie. Mai este numit fisier (file)

* Director = container (un fel de dosar) care contine documente (fisiere). Sunt utilizate pentru gruparea documentelor dupa diferite criterii pentru a fi administrate mai usor. Aveti un exemplu in imaginea alaturata.

SISTEMUL HEXAZECIMAL

O alternativa mai "lejera" de a lucra cu numerele binare este data de notatiile hexazecimale. Acestea sunt numere din "baza16" iar fiecare digit poate avea o valoare de la 0 la 15. Din moment ce 16 este 24 fiecare valoare de la 0 la 15 poate fi reprezentata de 4 biti. Aceasta inseamna ca 4 valori binare pot fi inlocuite de 1 valoare hexazecimala echivalenta. De exemplu, numarul 10110101 poate fi impartit in doua perechi de cate 4 biti (1011 si 0101). Cele doua perechi reprezinta numerele 11 si 5 astfel ca 10110101 in binar este echivalentul lui (11)5 in hexazecimal.

Dar apare urmatoarea intrebare: avand 10 simboluri diferite cum putem reprezenta valorile in hexazecimal din moment ce avem nevoie de 16 simboluri? Folosirea valorii 11 ca reprezentand un bit creeaza confuzie. Pentru a anula problema numerele hexazecimale folosesc litere: A (pentru 10), B (pentru 11), C (pentru 12), D (pentru 13), E (pentru 14) si F (pentru 15). Deci in loc sa scriem (11)5 in hexazecimal vom scrie B5.

De multe ori era dificil de spus daca un numar este scris in baza 10 sau in baza 16. De exemplu, "44" poate fi 44 din zecimal sau 68 din hexazecimal. Astfel, pentru a rezolva aceasta problema se folosesc un sufix ("h") sau un prefix ("0x"). Acum "B5 in hexazecimal", "B5h" sau "0xB5" inseamna acelasi lucru.

Un set de 8 biti este un byte si conform numerelor hexazecimale B5 este un byte de informatie.

Adresele calculatoarelor sunt adesea exprimate prin notatii hexazecimale. De exemplu, adresa portului I/O folosit de calculator pentru a "vorbi" cu imprimanta este 378h.

MATEMATICA BINARAAsa cum deja stiti, singurul limbaj cunoscut de computere este cel dat de numerele binare. Calculul binar este similar cu cel zecimal exceptia fiind data de faptul ca fiecare bit poate fi 0 sau 1. Cele mai simple operatii sunt:

0 + 0 + 1 + 1 +0 1 0 1 __ __ __ __ 0 1 1 10

Pentru a intelege mai bine va voi prezenta urmatorul exemplu:Zecimal 192 + 741

______

933Se aduna 2 cu 1 si se obtine 3. Apoi se aduna 9 cu 4 si se obtine 13. Se scrie 3 si se tine minte 1. Se aduna 1 cu 7 si cu 1 (cel tinut minte) si se obtine 9. OKBinar010 +111

______

1001Incepand de la dreapta: 0 + 1 = 1 (prima cifra). 1 + 1 = 10 (adica2 in zecimal), se scrie 0 si se tine minte 1. 0 + 1 + 1 (cel tinut minte) = 10, se scrie 0 se tine minte 1. 0 + 0 + 1 = 1. Deci rezultatul este 1001 (in zecimal ati adunat 2 + 7. Rezultatul este 9? Verificati).

TIPURI DE COMPUTERE

In momentul de fata exista 5 categorii de computere (din punct de vedere al tehnologiilor si tehnicii de prelucrare):

1) Microcomputere (PC) calculatoarele cele mai utilizate (probabil si cel de la care cititi acest curs este un PC) [fig. 1]. Despre ele veti invata in acest curs, asa ca nu mai intru acum in detalii.

2) Minicomputere computere create intre 1963 si 1987 de dimensiuni reduse si destul de "slabute" in raport cu celelalte calculatoare. Computere de nivel mediu, neportabile, create pentru realizarea de calcule complexe [fig. 2]. Minicomputerele erau caracterizate de capacitati (hardware si software) limitate. Costurile lor reduse le-au facut perfecte pentru o gama variata de aplicatii (de exemplu, controlul unui proces industrial unde un anume computer era folosit doar pentru un anumit tip de aplicatie). Sunt pe cale de disparitie.

3) Computere mainframe calculatoare de dimensiuni mari (adesea ocupa o camera), foarte "puternice" dar si foarte scumpe. In general, sunt folosite in sistemul bancar, universitati sau organizatii guvernamentale. "Puterea" lor de lucru poate fi distribuita catre mai multi utilizatori care acceseaza mainframe-ul folosind PC-uri (considerate "intelligent terminals") sau terminale (numite "dumb terminals" deoarece nu au capacitate proprie de lucru). Era lor de glorie a fost in perioada 1980 1991 dar acum sunt si ele pe cale de disparitie [fig. 3].

4) Supercomputerele asa cum le spune si numele sunt computerele cele mai performante avand o putere de procesare extraordinara . Foarte rapide, cu capacitate extrem de mare de stocare a datelor sunt folosite in cercetare, modelare si simulare, predictii meteorologice, etc [fig. 4].

5) PDA Personal Digital Assistant. Computere aflate la moda, de dimensiuni foarte mici (incap intr-un buzunar), cu functionalitate completa (pot fi utilizate chiar pentru citirea postei electronice - email). Sunt folosite mai ales pe post de agende electronice [fig. 5].

Din punct de vedere constructiv se disting urmatoarele tipuri de computere:

TIPURI DE COMPUTERE

1) Computerele de birou - cele mai accesibile si utilizate tipuri de computere. Le gasim peste tot si incercam sa invatam despre ele in acest curs. [Figura 1]. Asa cum am mai spus IBM a inventat PC-ul, toate computerele personale create de atunci incoace fiind compatibile cu design-ul original (bineinteles aparand modificari de-a lungul timpului). In era de inceput a calculatoarelor, majoritatea PC-urilor foloseau un sistem de operare numit DOS (Disk Operating System). Acum ele ruleaza sisteme de operare produse de compania Microsoft (Windows 95, Winodws 98, Windows 2000, Windows Xp, etc). Totusi, exista si computere Apple Mac care sunt computere DAR NU PC-uri. Computerele Apple Mac folosesc alt sistem de operare si necesita alte versiuni pentru aplicatiile cu care lucreaza utilizatorii. In prezent, diferentele dintre PC si Mac sunt si mai sterse (Microsoft a cumparat o parte din compania Apple).

2) Laptop-uri ([Figura 2]) si Notebook-uri ([Figura 3]) - computere portabile (de dimensiunea unei genti diplomat). Au sursa de curent incorporata asa ca pot fi luate in deplasari. Ofera functionalitatea pe care o au si computerele de birou.

4) Palmtop-uri - de asemenea computere portabile dar de dimensiuni reduse (cat o palma, de aici si numele de "palm"). [Figura 4]

PC-URILE Un PC este un instrument cu posibilitati multiple de utilizare construit in jurul unui microprocesor. Are foarte multe componente care lucreaza impreuna si il consider ca fiind "un instrument cu posibilitati multiple de utilizare" deoarece sunt enorm de multe activitati care se pot baza pe utilizarea unui calculator: cercetare, simulari, studii, analize de date, prelucrari de date, comunicare pe Internet, etc. (chiar si acest curs pe care il cititi a fost scris folosind un calculator si il cititi folosind un calculator).

Un sistem computerizat este format din trei componente principale:

1. componenta hardware:

Dispozitive interne

Dispozitive periferice

2. componenta software

3. componenta umana Componenta "software" este cea care determina "inteligenta" calculatorului. Se pot face chiar anumite analogii cu corpul uman: partea hardware este organismul iar partea software este mintea. Daca procesorul este "creierul" atunci software-ul este ceea ce creierul gandeste. Intr-o forma sau alta tot ce se intampla intr-un computer este controlat de software.

Indiferent de dimensiune, firma producatoare, preturi sau alti factori practic fiecare calculator este compus din unul sau mai multe procesoare, memorie, precum si din circuite de introducere a datelor ("input"-uri) si circuite de transfer al rezultatelor ("output"-uri). O schema va este prezentata alaturi.

PC-URILE IN INTERIOR

PC-urile sunt calculatoarele folosite la birouri si pe care le intalnim din ce in ce mai mult in din ce in ce mai multe activitati. In mod normal toate calculatoarele au in comun un set de componente.

In interior1. Placa de baza: principala placa de circuite de care sunt conectate celelalte componente.

2. Magistrale de comunicare.

3. Procesorul (CPU, microprocesor) este "creierul" sistemului computerizat.

4. Memoria - mediu de stocare rapida a datelor. Rapiditatea este necesara deoarece este conectat direct de microprocesor. Este de mai multe tipuri:

4.1 RAM (Random Acces Memory)

4.2 ROM (Read Only Memory)

4.3 Cache4.4 Memoria virtuala5. Dispozitive de stocare a datelor (hard disk) - mediu de stocare de capacitate mare utilizat pentru pastrarea programelor si a documentelor.

6. Placa de sunet (Sound Card) - placa folosita de calculator pentru a inregistra si difuza fisiere audio (sunete).

7. Placa grafica (Graphics Card) - "traduce" datele care compun imaginile intr-un format care sa poata fi prezentat pe monitorul calculatorului.

8. AGP (Accelerated Graphics Port) - conexiune ultrarapida folosita de placa video in comunicarea cu computerul.

9. Sursa de alimentare (Power supply) - transformator care asigura curentul electric necesar computerului.

10. Placa de retea (NIC - Network Interface Card) - placa folosita pentru a conecta calculatorul la o retea locala de calculatoare sau la Internet.

11. Porturi:

11.1. Paralele: port utilizat in general pentru imprimante

11.2. Seriale: folosite pentru conectare la alte dispozitive (modem, diverse placi , etc)

11.3. USB (Universal Serial Bus): introduse recent au marele avantaj de a permite transferuri de date la rate mari de transfer.

11.4. Firewire (IEEE 1394): foarte popular deoarece este utilizat pentru conectarea la calculator a camerelor digitale si a multor altor dispozitive.

12. BIOS (Basic Input / Output System).

13. Sistemul de operare - software fundamental ce realizeaza interfata prin care ii este permis utilizatorului sa foloseasca computerul.

14. altele ...

PC-URILE LA EXTERIORLa exterior1. Monitorul - dispozitiv principal de afisare a informatiilor de la computer

2. Tastatura - dispozitiv de introducere a datelor in calculator.

3. Mouse - dispozitiv de introducere a datelor in calculator.

4. Utilizatorul (cred ca sunt necesare explicatii).

Multe persoane considera ca utilizatorul este "cea mai importanta componenta" a unui PC.

NU SUNT DE ACORD! Chiar si persoanele cu cunostinte minime despre computere pot opera la un PC. NICI un calculator nu va functiona fara componentele necesare (hardware sau software) indiferent de "cat de destept" este utilizatorul.

In plus, in functie de activitatile la care este folosit calculatorul, in configuratia unui PC pot apare si componente aditionale.

ROLURILE UNUI CALCULATOR

Toate computerele, de la cele de dimensiunea camerelor la laptop-uri sau PDA-uri, gestioneaza cam in acelasi fel informatia. Ceea de tehnologiile au schimbat este tipul de informatie gestionata, modul de gestionare, cantitatea care poate fi prelucrata, cat de repede si cat de eficient poate fi prelucrata informatia. In finalul acestui capitol voi incerca sa identific principalele roluri ale unui computer.

Procesarea informatiei Cand incercati sa definiti ce face un calculator primul raspuns care va vine in minte este: "calculeaza". DAR aceasta este doar o mica particica din toate sarcinile sale. "Calculare" este doar o varianta a termenului de "transformare a informatiei". In marea parte a timpului computerul realizeaza operatii matematice (schimband unele numere in alte numere) si "traduceri" de informatie (cand de exemplu informatia pe care eu o scriu pe tastatura apare acum pe monitor si ulterior va fi imprimata).

O forma speciala de informatie pe care computerul o proceseaza sunt instructiunile. Acestea sunt comenzi prin care programatorii ii spun calculatorului ce are de facut. Cand un utilizator foloseste un calculator el de fapt "vorbeste" cu un program care la randul sau "vorbeste" cu calculatorul.

Stocarea informatiei Calculatorul stocheaza tipuri diverse de informatie in diferite moduri (in functie de tipul de informatie care urmeaza a fi pastrata, cat spatiu de stocare necesita si cat de repede trebuie accesata). In general, informatiile sunt stocate "pe termen lung" sau "pe termen scurt" in memoria calculatorului.

Comunicare si transfer de date Computerul controleaza si transferul de informatie dintr-un loc intr-altul. El "citeste" informatia pe care au o introduc la tastatura, o transfera in memorie, o afiseaza pe ecran apoi o stocheaza intr-un fisier. Acest transfer de date se numeste input/ouput (I/O) si defineste modul in care computerul "discuta" cu dispozitivele atasate de el si cu componentele pe care le contine.

Transferul de date intre calculatoare este o alta parte importanta a lumii computerelor. Fara a fi surprinzator, de cele mai multe ori acest transfer de date se numeste comunicare.

INTREBARI

1. Care este principiul de functionare al computerelor. 2. Care sunt partile componente ale unui computer. 3. Care sunt modurile de prezentare ale informatiei. 4. Ce este un bit. 5. Ce este un byte. 6. Care sunt multiplii utilizati pentru exprimarea cantitatilor mari de informatie. 7. Ce este un camp de date. 8. Ce este o inregistrare. 9. Ce este un document.10. Ce este un director.11. Care sunt tipurile de computere.12. Care sunt componentele unui PC.13. Ce componente se afla in interiorul computerului.14. Ce componente se afla in exteriorul computerului.15. Care sunt rolurile unui computer.CAPITOLUL III COMPONENTE HARDWARE INTERNEDin capitolul anterior ati aflat ca orice calculator este format din mai multe componente, una dintre ele fiind componenta hardware . Aceasta la randul ei este formata din dispozitive interne si dispozitive periferice.In acest capitol voi trata toate componentele hardware interne ale unui calculator astfel incat la final sa stiti unde se afla, cum arata, cum functioneaza si mai ales cum functioneaza cel mai bine fiecare piesa aflata in cutia pe care multe persoane o definesc ca fiind "CALCULATORUL" . Sa incepem calatoria .

pe care multi o vor considera placuta (sper).

CUTIA CALCULATORULUI

Un sistem computerizat este achizitionat in general cu componentele fizice necesare, variind desigur dimensiunile in functie de firma care il produce, pretul calculatorului si numarul de componente pe care le are. Cutia calculatorului are un rol extrem de important in extensibilitatea sistemului (cat de multe componente mai poti pune ulterior in el), protectie, racire si timpul de viata al sistemului. Cand sunt achizitionate calculatoare preconfigurate (componentele sunt incluse la cererea cumparatorului) utilizatorul nu trebuie sa-si faca griji de tipul de cutie. In situatia in care doriti sa va construiti propriul calculator trebuie sa aveti in vedere cativa factori.

Cutia contine ceea ce se numeste "system unit". Aceasta "gazduieste" majoritatea elementelor care fac sa functioneze computerul.

In primul rand sa vedem din ce este compusa cutia care contine componentele calculatorului.

COMUTATOARE SI LED-URI

In partea frontala a cutiei pot fi vazute o multime de "beculete" care in timpul functionarii computerului stau aprinse permanent sau clipesc continuu. De asemenea pot fi vazute butoane si comutatoare. Sa vedem la ce foloseste fiecare:

Comutatorul de alimentare - necesar pentru pornirea computerului. Prin apasarea lui computerul este alimentat cu curent electric sau din contra, este oprita alimentarea cu curent.

Butonul de RESET. La pornirea calculatorului au loc o serie de teste (POST - Power On Self Test) inainte de initializarea sistemului de operare (moment dupa care poate fi utilizat computerul). Butonul de Reset are acelasi rol ca o "pornire calda" (warm boot): reporneste calculatorul, este rulata o versiune simplificata a POST-ului iar timpul de pornire (re-) este mult mai mic.

Comutatorul Turbo. Este deja istorie, dar mai poate fi vazut la calculatoarele mai vechi. In momentul in care au inceput sa fie produse calculatoare care functionau la viteze mari unele din programele vechi rulau prea repede (uimitor, nu?). Apasand pe butonul Turbo viteza de lucru era redusa astfel incat sa poata fi utilizate si acele calculatoare.

LED-ul Power - este un indicator al starii calculatorului (pornit/oprit)

LED-ul hard disk-ului - este un indicator prin care puteti sti daca au loc operatii de citire / scriere pe hard disk-ul calculatorului (practic, daca lucreaza calculatorul sau si-a luat o vacanta). Poate fi aprins continuu sau poate clipi in momentul in care hard disk-ul este accesat.

Indicatorul de viteza - indica viteza (in MHz) la care lucreaza computerul. DAR, nu va lasati pacaliti, NU este vorba de "viteza reala" de lucru a computerului (cum sunt de exemplu vitezometrele la autoturisme). Si acestea sunt pe cale de disparitie.

Indicatoarele dispozitivelor incluse. Fiecare componenta (CD-ROM, floppy, etc) are de obicei propriul LED care va clipi ori de cate ori acel dispozitiv este accesat.

ORIFICII SI LOCURI DE CONECTARE

In partea din spate a computerului puteti vedea o multime de orificii si sloturi (fante). Acestea permit conectarea calculatorului la sursa de curent, la diverse dispozitive periferice sau auxiliare, aerisire, etc. Scurte informatii va sunt prezentate in imaginea alaturata.

Partea cea mai frumoasa, in legatura cu locurile in care se conecteaza celelalte dispozitive, este ca NU AVETI CUM SA CONECTATI GRESIT ALTE COMPONENTE. Cablul de alimentare cu curent electric, cablul de conectare al monitorului, cablurile de la mouse si tastatura, cablul de conectare al calculatorului la o retea de calculatoare au forme care nu permit conectarea in locul destinat altui dispozitiv. Desi cablurile de la mouse si tastatura au conectori identici va sunt indicate pe carcasa calculatorului locul unde acestea trebuie conectate (la calculatoarele din ultima generatie conectorii de pe cablu au culori diferite dar identice cu culorile pe care le au locurile unde trebuie conectate tastatura si mouse-ul).

In interior, extrem de importante sunt nisele (bays) deoarece in functie de numarul lor pot fi incluse ulterior si alte componente. Acestea se afla in partea din fata a interiorului cutiei si sunt de doua tipuri (3,5 si 5,25 inch), numarul lor fiind diferit de la un tip de configuratie la altul (dar despre acest aspect voi discuta in sectiunea urmatoare).

TIPURI DE CUTII

Trebuie sa stiti ca exista doua variante de cutii: Desktop (de birou) si Tower (turn). In continuare voi prezenta caracteristicile fiecarui tip.

Desktop-urile [Figura 1] .Cutiile de tip desktop ocupa cea mai mare suprafata orizontala, monitorul fiind amplasat in partea superioara. Acesta este modelul folosit pentru primele computere: IBM PC, XT si AT. Aceste prime modele ocupau enorm de mult spatiu pe biroul pe care erau amplasate si prin urmare tendinta producatorilor a fost de a crea cutii mai mici si mai compacte. Din nefericire, micsorand dimensiunile cutiei componentele din interior erau din ce in ce mai inghesuite: accesul la componente devine foarte dificil, nu are loc racirea corespunzatoare si nu exista practic loc pentru componente aditionale. Varianta desktop avea de obicei 3 nise externe si 1 sau 2 nise interne. Exista o varianta miniaturizata a desktop-urilor, modelul numit slimline. Este mai mic, mai scurt, mai ingust. DAR, sistemul de racire nu este cel corespunzator si nu exista spatiu pentru extindere. Varianta slimline are 1 sau 2 nise externe si doar 1 nisa interna. Modelul Tower [Figura 2] .n acest caz, cutia este asezata "in picioare", este ocupata o suprafata extrem de redusa, existand totodata si o varietate mai mare de variante. Poate fi asezat pe birou (langa monitor), pe un raft al biroului sau chiar direct pe podea. Alte avantaje: un transfer mult mai bun al curentilor de aer, accesibilitatea componentelor interne, extensibilitate (cu exceptia variantei minitower). Dezavantaje: sunt mult mai des victime ale rasturnarilor si lovirilor involuntare (sau poate voluntare?).Exista mai multe variante ale modelului Tower si vi le voi prezenta pe scurt in continuare:Full Tower [Figura 3] . varianta cea mai mare (pana la 90 cm),( asezat pe podea poate avea 2 nise de 3,5"si 4 sau mai multe de 5,25"( externe 4 sau mai multe nise interne( suficient spatiu in( interior asigurand o racire buna suficient de scump (cel mai( scump)Mid Tower [Figura 4] dimensiunea cea mai populara (50 cm)(( poate avea 2 nise de 3,5"si 3 de 5,25" externe si 2 sau 3 nise interne( mai putin spatiu disponibil in interior (normal) asigurand o racire suficient de buna suficient spatiu pentru extindere( Mini Tower dimensiune foarte populara (35 cm)( poate avea 2( nise de 3,5"si 2 de 5,25" externe si 1 sau 2 nise interne putina( "aglomeratie" in interior racirea este mai buna decat la modelele( desktop.

Variantele de modele nu sunt standardizate! Ceea ce un producator poate considera o varianta ca fiind Mid Tower altele pot considera varianta respectiva ca fiind Mini Tower.

FACTORI DE FORMA

Factorul de forma este un parametru care caracterizeaza dimensiunea si forma unui dispozitiv. (Adesea acest termen este corelat cu dimensiunea placii de baza a unui computer).

Cutiile computerelor au diverse marimi si stiluri si acelasi lucru este valabil si pentru componente. Dimensiunea si forma placii de baza, pozitia componentelor, pozitia orificiilor si tehnologiile implicate fac parte din factorii de forma ai unui computer.

Atunci cind este achizitionat un calculator nou utilizatorul nu are nici o problema din punct de vedere al factorilor de forma, probleme aparind atunci cind se doreste realizarea unui computer din componente separate sau schimbarea unor componente.

Primul factor de forma a fost PC/XT si a fost introdus de IBM. Era livrat doar in modelul desktop si desi era "high tehnology" si la moda in acea vreme nu mai corespunde standardelor actuale. n acest moment au fost inlocuite cu factorul de forma AT (Advanced Technology). Datorita dezvoltarii tehnologice componentele au devenit din ce in ce mai mici. Componentele de pe placile AT au fost pozitionate mai eficient iar dimensiunile sursei de curent au fost reduse fara a influenta negativ performanta computerelor. Sistemul de racire a devenit mult mai eficient prin pozitionarea orificiilor care sa evacueze aerul cald si sa "absoarba" aerul rece. Nici factorul de forma AT nu mai este disponibil in momentul de fata.

Pe masura ce componentele deveneau din ce in ce mai mici, tensiunile de lucru s-au modificat, componentele sau fost pozitionate mai eficient producatorii au realizat ca pot micsora si placa de baza a calculatorului. Astfel au fost reduse dimensiunile factorului de forma AT si a fost creat Baby AT. Baby AT a fost unul din factorii de forma extrem de populari printre consumatori.

Ulterior (incepind cu Pentium MMX) a aparut factorul de forma ATX. Configuratia componentelor pe o placa de baza de factor ATX este similara cu cea a componentelor in cazul factorului Baby AT. Dar, rotind componentele cu 900 procesorul si modulele de memorie au devenit mult mai accesibile. ATX este in momentul de fata cel mai cunoscut factor de forma disponibil pe piata.

Exista o varianta putin mai mica decit ATX: Mini ATX.

Cea mai compacta versiune existenta este Micro ATX. n general, cutiile au pina la 5 nise de 1/4", 1 nisa 3.5" si 1 nisa interna. Sursa de putere este atit de mica incit abia poate asigura curentul electric componentelor care sunt deja instalate in calculator. Nu exista loc pentru componente aditionale. Acest factor de forma a aparut din dorinta producatorilor de a iesi pe piata cu calculatoare bune dar cit mai ieftine.

SFATURI

Desi poate nu va place sau v-ati saturat de sfaturi VA ROG SA CITITI:DESCARCARILE ELECTRICE (DEL) . O descarcare electrica este pur si simplu rezultatul electricitatii statice SI NU TREBUIE NEGLIJATA ATUNCI CAND LUCRATI IN INTERIORUL UNUI COMPUTER.Descarcarile electrostatice pot provoca suficiente dezastre in cazul componentelor unui calculator. Este extrem de important ca priza de la care este alimentat computerul sa aiba impamantare. Totodata, chiar viata utilizatorului este pusa in pericol in cazul in care nu se iau masuri corespunzatoare . In interiorul monitorului sau a sursei de alimentare sunt condensatoare suficient de puternice pentru a omori o persoana CHIAR daca a fost oprita alimentarea cu curent electric. Electricitatea este una din componentele vietii. In momentul in care va foiti intr-un scaun se pot produce 150 - 200 de volti. Corpul uman creeaza si disipa continuu sarcini electrice. Mergand pe un covor pot apare descarcari electrostatice: daca acestea au fost simtite poate fi vorba de circa 2000 de volti iar daca au fost auzite inseamna ca descarcarile au fost de circa 3000 -5000 de volti. In cazul in care reusiti va vedeti si sclipiri albastrui atunci cu siguranta s-au produs circa 10000 de volti !Descarcarile electrice nu pot fi eliminate dar pot fi controlate !Placile cu circuite din interiorul calculatorului contin circuite integrate care lucreaza la tensiuni de 2-5 volti. La o tensiune de 200 de volti aceste circuite sunt distruse definitiv. Unele dintre ele sunt distruse chiar si la 30 de volti. Vreau sa subliniez ca descarcari electrice pe care nu le simtiti, nu le auziti si nu le puteti vedea pot compromite componente ale computerului. Trebuie subliniat ca in cazul componentelor din calculatoare chiar tensiuni sau intensitati mici de curent le pot distruge (corpul uman este mult mai rezistent din acest punct de vedere).In vremurile in care tuburile erau inlocuite cu tranzistoare oamenii erau uimiti de reducerea dimensiunilor. In ziua de azi exista circuite in interiorul calculatorului care contin milioane de tranzistoare .Una din tehnologiile de producere a circuitelor integrate se numeste TTL (Transistor Transistor Logic) si datorita ei circuitele sunt mult mai tolerante la descarcarile electrice. In prezent exista "chip -uri CMOS" care reduc consumul de curent, sunt mai putin rezistive si emana mai putina caldura. Din nefericire, tehnologia prin care aceste circuite sunt mai performante le fac susceptibile de provocarea descarcarilor electrice.

PLACA DE BAZA (MOTHERBOARD)

M-am gandit mult pana sa ma hotarasc cu ce componenta sa incep prezentarea. Putea fi procesorul sau oricare alta piesa importanta dar placa de baza este componenta calculatorului pe care sunt amplasate majoritatea celorlalte componente asa ca i-am acordat prioritatea de rigoare. Daca procesorul este "creierul" computerului se poate spune fara a gresi ca placa de baza este "sistemul nervos" al acestuia.

De mai bine de 20 de ani placa de baza a fost parte integranta a majoritatii calculatoarelor personale reprezentand infrastructura transferului de date pentru computere. Placile de baza (numite si placi principale - "mainboards") au preluat arhitectura pe care o aveau computerele de tip mainframe: circuite diverse care au diferite roluri, conectate in conectori similari aflati pe aceeasi placa. Ca urmare a imbunatatirii circuitelor si a modului de amplasare placile de baza si-au pastrat dimensiunile sau s-au micsorat in timp ce functionalitatea lor a explodat in ultimii 30 de ani . La lansarea primului PC in 1982 acel computer continea o placa de baza produsa de IBM (normal, nu?) ce avea un procesor 8088, BIOS-ul, suporti pentru RAM-ul procesorului si o colectie de slot-uri in care puteau fi conectate card-uri auxiliare. Daca doreai o unitate de discheta trebuia sa o achizitionezi separat si sa o conectezi la unul din slot-uri. Facilitand adaugarea de noi carduri IBM si Apple (alt "monstru sacru" al industriei de calculatoare) au realizat doua lucruri:

au usurat procedura de crestere a functionalitatii computerului;

au deschis calea altor producatori in crearea de componente care sa creasca functionalitatea computerului.

i acum o definitie (nu exista o definitie standard): "O placa de baza este o placa de circuite imprimate pe care sunt fixate majoritatea componentelor calculatorului". n general pe placa de baza veti gasi unul sau mai multe procesoare, un chip BIOS, slot-uri de memorie, chipset-uri (cu rol de control), slot-uri PCI, slot-uri ISA, sloturi pentru carduri AGP, conectori pentru porturi si fante de racire pentru procesor si card-urile instalate. Deoarece pe o placa de baza predomina circuitele integrate vi le voi prezenta pe scurt in cele ce urmeaza.CIRCUITE INTEGRATE

Circuitele integrate sunt compuse din diferite componente electronice (tranzistori, rezistori, condensatoare, etc.) conectate in asa fel incat sa execute o anumita functie electronica. Aceste componente sunt fixate pe placi din fibra de sticla numite placi de circuite (circuit boards). Legatura dintre componente este realizata prin conexiuni de cupru numite trasee. n urma dezvoltarii tehnologiilor de producere miniaturizarea componentelor a avansat enorm. n momentul de fata componentele care inainte ocupau suprafata unei placi de circuite sunt incluse intr-o componenta de dimensiuni foarte reduse numita circuit integrat (IC). Circuitele integrate actuale contin milioane de tranzistoare iar conexiunile sunt microscopice . Circuitele integrate sunt de mai multe tipuri si marimi. Va voi prezenta in continuare cele mai importante tipuri de circuite integrate.Dual Inline Package (DIP) - Terminale duble in linie [Figura 1]De forma dreptunghiulara cu doua randuri de pini (picioruse). Unele din primele procesoare produse erau de acest tip dar in momentul de fata sunt mai mult folosite ca chip-uri de memorie .Quad Small Outline Package (QSOP) . Chip-uri de forma patrata care sunt implantate pe placa. QSOP-urile au 4 randuri de pini (pe fiecare latura a patratului). Deoarece este lipit de placa de baza este dificil de indepartat. Poate "substitui" o serie de circuite mai mici. Single Inline Package (SIP) - Terminal unic in linie [Figura 2]De forma dreptunghiulara cu un rand de pini. Sunt folosite in general pentru chip-urile de memorie (avand avantajul ca pot fi inlocuite cu usurinta) dar au dezavantajul ca pinii se pot rupe extrem de usor. Nu mai sunt folosite. Pin Grid Array (PGA) [Figura 3]Este un chip plat, patrat care are doua sau mai multe randuri de pini in partea inferioara. Este utilizat in general ca microprocesor (inca de la varianta de procesor 80286 produsa de Intel in deceniul trecut) putand contine milioane de tranzistoare. Este inserat pe suporti aflati pe placa folosindu-se in general suporti ZIP (Zero Insertion Force - pentru ca prin apasare sa nu se indoaie pinii). PGA sunt realizati din doua tipuri de material: 1) Material ceramic - PGA-ul standard folosit pana de curand. Din cauza ca este produs din ceramica mai este numit si CPGA . 2) Material plastic - folosit pentru ultimele tipuri de PGA. Sunt mult mai ieftine si mai eficiente din punct de vedere termic celor de tip CPGA. Mai sunt numite PPGA. Din momentul in care numarul conexiunilor pentru procesor au depasit numarul 200 producatorii de la Intel a fost pusi in situatia in care trebuiau sa fixeze mai multi pini pe aceeasi suprafata. Pentru a realiza acest lucru au "stivuit" pinii (in acelasi fel in care stau sticlele de vin intr-un beci). Acest tip de chip-uri au fost numite SPGA.Dar sa revenim la placa de baza si sa vedem ce contine totusi o placa de baza.

COMPONENTELE PLACII DE BAZA

Din multe puncte de vedere placa de baza este cea mai importanta componenta a calculatorului (si nu procesorul desi el are parte de toata atentia). Placa de baza si componentele care sunt fixate pe ea reprezinta sistemul principal care ajuta "creierul" (procesorul) sa functioneze.

Prima componenta integrata pe care o vedeti atunci cand aveti in fata o placa de baza este chiar placa in sine: placile de baza sunt circuite imprimate multistrat (de aceea se mai numesc si PCB-uri: printed circuit board). Structura placii este asemanatoare unui sandwich cu cateva straturi foarte subtiri, fiecare continand circuitul necesar conectarii diverselor componente. Placa de baza are mai multi conectori (socket, slot) care, asa cum le spune si numele, sunt folositi pentru fixarea pe placa a componentelor:

Conectorul procesorului

Conectorii pentru memorie

Conectori de cache

Conectori pentru magistralele de comunicare

Conectori pentru tensiune

Conectori de mouse si tastatura

Chipuri

Controllere

Conectori pentru porturi

TIPURI DE PLACI DE BAZA

Cum era si normal de la aparitia primului computer si pana in prezent placile de baza au evoluat si s-au diversificat. Voi incerca acum sa identific si sa prezint tipurile de placi de baza existente:Placi de baza neintegrate Acest tip de placi nu au incorporate conectorii pentru porturi I/O (seriale, paralel), conectorii pentru alte componente sau controllere. n acest caz sunt utilizate carduri (placi) separate care fac legatura dintre placa de baza si celelalte componente. Prin urmare sunt necesare mai multe sloturi iar spatiul din interiorul calculatorului este mai aglomerat.Majoritatea placilor de baza de la calculatoarele mai vechi (inainte de 486) sunt de tip "neintegrate".Placi de baza integrateAcest tip de placi au ansambluri de componente care sunt incluse direct in placa de baza. Este tipul standard de placi de baza care exista in momentul de fata.Datorita structurii placii de baza computerele care folosesc acest tip de placa de baza au parte de cea mai buna circulatie a aerului si asigura cea mai mare accesibilitate la componente. Sunt mai ieftine deoarece este utilizat mai putin material si testarile se fac pentru mai multe componente simultan. n schimb, repararea lor este mult mai scumpa de cele mai multe ori nefiind rentabila (dar dat fiind faptul ca placile de baza sunt suficient de stabile acest gen de probleme este extrem de rar). Placi de baza incorporateUnul din principalele probleme ale producatorilor este data de pret. Daca poti produce un articol pe care cumparatorii si-l vor permite vei avea parte de vanzari mari. Aceasta este si ideea care a generat producerea de placi de baza incorporate. Diferenta dintre placile de baza integrate si cele incorporate este data de posibilitatea de extindere, de posibilitatea de actualizare si de configurare. n lupta cu costurile de productie producatorii au inceput sa integreze (sau sa incorporeze) pe placile de baza tehnologii ca video, sunet, networking, etc. Prin urmare pretul placilor de baza a crescut dar a scazut pretul total al sistemului.

ROLURILE PLACII DE BAZA

In cazul unui sistem computerizat placa de baza are urmatoarele roluri:

Organizare: intr-un fel sau altul tot ce contine un calculator este conectat la placa de baza. De modul in care este creata placa de baza si modul in care sunt fixate componentele depinde modul in care va fi organizat computerul.

Control: placa de baza contine chipset-ul si BIOS-ul,

Comunicare: aproape toate comunicatiile dintre PC si echipamentele periferice, alte PC-uri, si voi (ca utilizatori) trec prin placa de baza.

Suportul procesorului: placa de baza este cea care influenteaza alegerea procesorului care va fi utilizat in sistem.

Suportul periferic: placa de baza este cea care decide in mare masura ce componente periferice puteti utiliza in sistemul vostru. De exemplu, tipul de placa video pe care-l veti folosi (ISA, VLB, PCI) depinde de tipul de magistrala de sistem utilizat de placa de baza.

Performanta: placa de baza este un factor determinant al performantei sistemului deoarece:

determina ce tip de procesor, memorie, magistrale si interfete hard disk poate avea computerul (si aceste componente dicteaza direct performanta calculatorului);

calitatea circuitelor aflate pe placa si chipset-urile au un impact direct asupra performantei calculatorului.

Actualizarea configuratiei (upgrade): capacitatile placii de baza sunt cele care permit sau nu modificarea configuratiei calculatorului. Unele placi, de exemplu, nu va vor permite achizitionarea procesorului dorit si in acest caz, pentru a avea procesorul dorit trebuie schimbata si placa de baza.

CHIPSETURI SI CONTROLERE

Ati tot citit (sau auzit) pana acum termenul de chipset. Datorita importantei pe care o are aceasta componenta in sectiunile care urmeaza o voi prezenta pe scurt in continuare.

Chipset-ul si controllerele sunt circuitele logice care reprezinta "inteligenta" placii de baza: controleaza transferul de date dintre procesor si cache, transferul care are loc pe magistralele sistemului, componentele periferice. Practic chipset-ul si controllerele controleaza cam tot ce se intampla in computer. Din moment ce transferul de date este o problema critica in modul de operare si performanta sistemului chipset-ul este una din putinele componente care are un impact direct asupra calitatii sistemului computerizat.

De fapt ce este un "chipset"? Cat mai simplist spus, un chipset este un set de circuite integrate care controleaza anumite actiuni. Initial majoritatea functiilor pe care trebuia sa le indeplineasca un chipset erau executate de mai multe controllere separate. Existau cate un controller pentru fiecare functie care trebuia executata: controlul cache-ului, accesul direct la memorie, intreruperile, transferul de date pe magistrale, etc. n timp, toate aceste microcontrollere au fost integrate intr-o singura componenta (numita acum chipset). Ca urmare a integrarii controllerelor intr-un singur cip au aparut mai multe avantaje dar cele mai importante sunt date de reducerea costurilor si de compatibilitatea mai mare.

MAGISTRALE DE COMUNICARE

Toate componentele unei placi de baza (si unele dintre ele sunt incredibil de complexe) trebuie sa comunice intre ele rapid si eficient. Fara o comunicare rapida si eficienta caracteristicile individuale ale componentelor nu si-ar mai avea rostul.

Rolul magistralelor (bus) este de a asigura "canalele de comunicare" dintre componentele computerului. Asa cum era si normal, magistralele au evoluat o data cu evolutia celorlalte componente dar surprinzator procesul de evolutie a fost mult mai lent decat in cazul celorlalte componente. Multe din calculatoarele de azi mai folosesc o magistrala care a fost implementata in computerul realizat de IBM in 1980.

In termeni informatici o magistrala este un canal prin care are loc transferul de date intre doua sau mai multe dispozitive (din punct de vedere tehnic unii considera ca o magistrala care conecteaza doar doua dispozitive este un port).

CARACTERISITICILE MAGISTRALELOR

TIPURI DE MAGISTRALE .Prima intrebare care poate apare este: ce fel de informatii sunt transportate prin magistrale? Tinand cont de tipul de informatie transferata magistralele pot fi impartite in:( Magistrale de date - formate din liniile pe care are loc transferul de date (majoritatea oamenilor se refera la aceasta magistrala atunci cand vorbesc de bus).( Magistrala de adrese - reprezentata de un set de linii pe care se transfera informatii cu privire la locatia din memorie in care trebuie transferate datele. ( Magistrala de control - reprezentata de linii de control care, asa cum le spune si numele, controleaza modul in care are loc transferul pe magistrala si totodata permit componentelor conectate de magistrala sa "semnaleze" atunci cand au date de transferat (ca un fel de semafoare). DIMENSIUNIUna din caracteristicile importante ale magistralei este reprezentata de latimea canalului pe care are loc transferul. Bineinteles, cu cat canalul este mai lat cu atata poate fi transferata o cantitate mai mare de date (ca in cazul strazilor: cu cat este mai lata strada cu atat incap mai multe masini). Primele magistrale erau de 8-biti in timp ce computerele actuale au magistrale de 64 biti (pentru procesor si memorie). Dimensiunea magistralei de adrese poate fi diferita de cea a magistralei de date. RATA DE TRANSFERRata de transfer a magistralei este un reper al numarului de biti de informatie care poate fi transferat pe o linie in fiecare secunda. LARGIMEA DE BANDALargimea de banda (bandwidth), numita uneori si debit (throughput), reprezinta cantitatea totala de date care poate fi transferata (teoretic) prin magistrala in unitatea de timp. Pastrand analogia cu soseaua, daca magistrala este o strada cu un numar de benzi, rata de transfer este data de viteza cu care se deplaseaza masinile iar largimea de banda este produsul dintre cele doua reflectand traficul care are loc pe acea strada intr-o ora/zi/etc.INTERFATAREn cazul unui sistem care are mai multe magistrale (si marea lor majoritate au mai multe magistrale) este necesara existenta unui circuit care sa conecteze magistralele si sa permita comunicarea dintre componente. Acest circuit este numit "bridge" (punte). INTRERUPERIPrin magistrale circula si cererile de pe care diverse componente le fac catre procesor. Aceste cereri se numesc IRQ (Interrupt ReQuest) si ele trec printr-un interrupt controller (care de cele mai multe ori este parte a chipset-ului sau a placii de baza) care verifica informatia inainte de a o trimite la procesor. CANALELE DMADMA inseamna Direct Memory Access adica acces direct la memorie. Prin aceste canele unele dispozitive (hard disk-uri, CD-ROM-uri, placi de sunet, etc) au acces la memorie fara a mai cere voie procesorului. n acest mod transferurile sunt mult mai rapide dar este absolut necesar ca fiecare dispozitiv sa aiba propriul canal (altfel apar conflicte iar computerul "ingheata").BUS MATERING .La inceputuri, pentru a avea loc transferul de date de la o componenta la alta procesorul trebuia sa primeasca o cerere de la unul din dispozitive, primea datele, accesa cealalta componenta prin adresa I/O si apoi transmitea informatia. Astfel transferul era controlat de processor .Noile magistrale includ controllere de magistrala (bus controller) care permit ca dispozitivele sa aiba controlul transferurilor fara a apela la procesor. Un astfel de dispozitiv este numit un dispozitiv bus mastering.

TIPURI DE MAGISTRALE

MAGISTRALA ISA [Figura 1] .Cea mai utilizata magistrala pana in momentul de fata este ISA (Industry Standard Architecture). Desi nu a fost semnificativ modificata de la data aparitiei (16-biti in 1984) aceasta magistrala este inca mult utilizata si la computerele moderne. Desi in unele cazuri se considera ca performantele acestei magistrale "nu mai tin pasul cu ce se cere azi" (si in primul rand este vorba de rata de transfer), ISA isi pastreaza locul detinut deoarece sunt enorm de multe echipamente periferice care o folosesc ca magistrala standard de comunicare. Totusi, datorita companiilor Intel si Microsoft, cu siguranta acest tip de magistrala va dispare in viitorul apropiat.

MAGISTRALA PCI [Figura 2] .La inceputul anilor '90 Intel a introdus (cu spijinul mai multor producatori, printre care IBM, NEC, Compaq) un nou standard de magistrala, PCI (Peripheral Component Interconnect). Acesta era un hibrid intre ISA si VESA oferind acces direct la memoria sistemului pentru dispozitivele conectate. Initial, magistrala PCI trebuia sa fie una "locala" dar s-a dovedit a fi o magistrala care conecteaza la rate mari de transfer componente din sistem.

MAGISTRALA AGP [Figura 3] .Folosita pentru conectarea placilor video.MAGISTRALA USB [Figura 4] .Aproape toate computerele care pot fi achizitionate in prezent au conectori USB care pot fi utilizati la conectarea unui numar mare de dispozitive in cel mai simplu mod posibil.. Pentru a elimina toate problemele legate de conectarea de noi dispozitive a fost creata magistrala seriala universala (Universal Serial Bus). Astfel se pot conecta de computer pana la 127 de dispozitive fiecare dintre ele putand beneficia de o rata de transfer de 6 Mb/s (suficient de mult).

PROCESORUL

In cel mai simplu mod posibil se poate spune ca procesorul este un chip de silicon. De fapt termenul de "procesor" este prescurtarea de la "microprocesor" (dar este des utilizat si termenul de CPU sau Central Processing Unit) si denumeste una din cele mai importante componente ale unui computer [Figura 1]. Toata activitatea unui computer este coordonata direct sau indirect de procesor (de aceea i se spune si "creierul calculatorului") acesta fiind una din cele mai uimitoare inventii ale secolului trecut. [Figura 2]

Primul microprocesor produs a fost Intel 4004, in 1971. Cum este de asteptat Intel 4004 nu era foarte puternic putand sa efectueze doar adunari si scaderi (si doar cu 4 biti odata). Inainte de 4004 computerele construite inginerii realizau computerele din chip-uri sau alte componente electronice (tranzistoare).

Procesoarele sunt componente extrem de puternice si de complicate dar ceea ce sunt in momentul de fata este rezultatul a zeci de ani de evolutie. Aceasta componenta este cea care determina cat "de repede" poate lucra computerul (viteza in cazul procesoarelor se masoara in MHz - megaherti). Ca o comparatie a evolutiei procesoarelor va spun ca procesorul folosit de IBM la primul computer rula la 4.77 MHz in timp ce procesoarele actuale au ajuns la 4GHz (cam de 1000 de ori mai mult).

Procesorul este cel care face majoritatea operatiilor de calcul si totodata este responsabil cu functionarea sistemului de operare si a aplicatiilor. Pentru aceste operatii procesorul foloseste memoria sistemului (despre memorie voi vorbi putin mai incolo).

In continuare va voi prezenta procesorul, componentele acestuia si modul cum pot lucra ele in cazul in care exista un sistem cu mai multe procesoare.

ARHITECTURA PROCESORULUI

Eficienta unui procesor este data de arhitectura sa, adica de modul in care este realizat designul interior. Arhitectura procesorului este un termen utilizat pentru a descrie modalitatea prin care sunt procesate datele (procesarea datelor este unul din factorii care determina performanta totala a sistemului). Modul in care procesorul "discuta" cu celelalte componente ale sistemului este de cele mai multe ori cel mai important factor care indica puterea sistemului. Procesorul controleaza intregul computer si foloseste cai dedicate de control (magistralele) pentru a trimite informatiile catre cache, memorie si celelalte componente. Intr-un anume fel procesoarele sunt "cutii negre" care executa instructiuni. De-a lungul istoriei procesoarelor nu instructiunile sunt cele care s-au modificat semnificativ ci modalitatile prin care aceste instructiuni sunt executate. Din punct de vedere al arhitecturii interne procesor este compus din cateva unitati. O schema simplificata va este prezentata in [Figura 1]:

Unitatea de controlUnitatea de control este circuitul care comanda si controleaza activitatile dispozitivelor interne si externe (se poate spune ca este "creierul creierului"). Interpreteaza instructiunile, determina ce date sunt necesare, unde sunt stocate datele si trimite semnale de control dispozitivelor implicate in executarea instructiunilor.

Unitatea aritmetica si logica (ALU)Aceasta este partea procesorului in care au loc toate calculele. Este formata din circuite care executa operatii aritmetice (adunare, scadere, inmultire, impartire) cu valorile primite de la memorie si poate compara numere.

RegistriRegistrii sunt grupuri de "celule" folosite pentru adresare (contin informatii despre locul unde pot fi gasite informatiile necesare), manipularea datelor si procesare. Unii registri pot fi folositi pentru mai multe operatii in timp ce altii sunt "rezervati" doar pentru anumite functii.

Unitatea ceasFiecare operatie din procesor are loc in momentul unui puls generat de ceas. Nici o operatie nu are loc (indiferent de complexitatea sau importanta ei) in intervalul dintre pulsurile generate de ceas. Prin urmare, cu cat este mai "rapid" ceasul cu atat calculatorul este mai rapid. Rata de generare a pulsurilor se masoara in megaherti (MHz) sau milioane de pulsuri pe secunda. Fiecare "ticait" al ceasului procesorului (considerat a fi unitatea de masura) reprezinta un ciclu. In momentul de fata procesoarele calculatoarelor de birou au ajuns la 800 MHz in timp ce cele ale server-elor au 4 GHz.

Toate aceste componente conlucreaza dupa o schema prezentata in [Figura 2].

CARACTERTISTICILE PROCESOARELOR

Principalele caracteristici ale unui procesor sunt:

setul de instructiuni pe care trebuie sa le execute;

viteza sa - masurata in milioane de instructiuni pe secunda;

lungimea in biti a unui cuvant (word size).

Lungimea in biti a unui cuvant reprezinta de fapt numarul de biti pe care un procesor ii poate procesa simultan. De exemplu: sa consideram ca trebuie adunate doua numere de 4 digiti fiecare. Un procesor 8-biti va face 4 operatii (cate una pentru fiecare cifra), un procesor 16-biti va face adunarea din doua operatii in timp ce un procesor 32-biti va face adunarea dintr-o singura operatie.

Procesoarele produse incepand cu Intel 80486 sunt de tip 32-biti. In momentul de fata procesoarele au ajuns la 64-biti.In lume sunt mai multi producatori de procesoare dar cei mai populari sunt Intel si Motorola. Celelalte procesoare (AMD-K5 sau CYRIX Mx de exemplu) sunt compatibile cu procesoarele produse de cele doua companii. In principiu, procesoarele sunt de doua tipuri: Socket 7 si SEC (Single Edge Contact). Procesoarele din ultima generatie sunt de tip SEC.

MULTIPROCESARE

In ultima vreme a devenit ceva obisnuit ca un computer sa foloseasca 2 sau mai multe procesoare (cel putin daca este vorba de servere). Teoretic, folosirea a doua procesoare ar determina dublarea performantei sistemului. DAR, cum era si normal, teoria cu este intotdeauna copia realitatii. Pentru ca un sistem sa foloseasca mai multe procesoare sunt necesare mai multe conditii:

Suportul placii de baza - o placa de baza care sa accepte mai multe procesoare (socket-uri si slot-uri aditionale, chipset care sa accepte multiprocessing);

Suportul procesoarelor - procesoare care sa poata fi utilizate intr-un astfel de sistem. Exista versiuni de procesoare care nu pot fi utilizate intr-un astfel de sistem;

Suportul sistemului de operare - in cazul Windows trebuie sa fie un sistem de operare din gama Windows NT sau Windows 2000 iar in cazul UNIX versiunile care suporta multiprocessing.

Software creat pentru a lucra cu un astfel de sistem. Partea de multiprocesare este administrata de sistemul de operare dar nu este eficienta daca aplicatiile nu pot fi executate "pe bucati" care sa fie executate independent.

In cazul unui computer in care se folosesc mai multe procesoare se poate vorbi de sistem simetric sau sistem asimetric. Ambele se refera la modul in care sistemul de operare imparte procesoarelor sarcinile pe care trebuie sa le execute.

Sistemul simetric (SMP)In cazul sistemului simetric [Figura 1], sistemul de operare foloseste cate o parte din fiecare procesor iar restul este folosit de aplicatii. Astfel performanta sistemului este imbunatatita. Sistemul asimetric (ASMP)In cazul sistemului asimetric [Figura 2], sistemul de operare foloseste pentru nevoile sale un procesor iar restul procesoarelor sunt folosite de aplicatii. Este un sistem rigid deoarece performanta este redusa in perioadele in care sistemul are de rulat mai multe sarcini.

ROLURILE PROCESORULUI

In incheiere voi rezuma rolurile pe care le are procesorul in cazul unui sistem computerizat:1. Performanta. Procesorul este cu siguranta cea mai importanta componenta care prin caracteristicile sale influenteaza direct performanta sistemului computerizat. In timp ce celelalte componente determina indirect performanta calculatorului capacitatile procesorului sunt cele care dicteaza performanta (se poate spune ca celelalte componente "permit" procesorului sa lucreze la capacitatea maxima);2. Suport software. Cu cat procesoarele sunt mai noi cu atat utilizatorul poate folosi ultimele variante de sistem de operare sau software. Ultimele versiuni propuse de producatorii de software necesita procesoare mult mai performante, de cele mai multe ori vechiul procesor fiind "depasit de situatie". 3. Fiabilitate si stabilitate. Unul din factorii care determina modul in care va functiona calculatorul este dat de calitatea procesorului. In timp ce majoritatea procesoarelor sunt suficient de fiabile exista si procesoare care nu se pot "lauda" cu aceasta calitate. Fiabilitatea depinde atat de vechimea procesorului cat si de cantitatea de energie pe care o consuma.4. Consumul de energie si racirea. Initial, procesoarele consumau mai putina energie decat celelalte componente ale sistemului. Procesoarele mai noi consuma mai multa energie si acest lucru are impact asupra altor aspecte ale functionarii sistemului (de la racire pana la fiabilitatea totala a sistemului computerizat).5. Suportul placii de baza. In functie de procesorul utilizat este ales si chipset-ul (si prin urmare placa de baza). Pe de alta parte placa de baza este cea care influenteaza capacitatile si performanta sistemului.

MEMORIA COMPUTERULUI

Memorie este termenul utilizat pentru a indica stocarea datelor intr-un computer. Totusi termenul este oarecum ambiguu deoarece (in cazul calculatoarelor) atunci cand cineva vorbeste despre memorie se poate referi la diverse componente ale computerului. Acest lucru este posibil pentru ca fiecare computer are mai multe tipuri de memorie (RAM, ROM, Cache, Dynamic RAM, Static RAM, Flash memory, Memory sticks, Volatile memory, Virtual memory, Video memory, BIOS, SIMM, DIMM, EDO RAM, RAMBUS, DIP), fiecare dintre ele fiind componente esentiale ale unui sistem computerizat.

Una din intrebarile normale in legatura cu computerele este: "de ce un computer are nevoie de sisteme de memorie?". Un computer de birou are, printre altele, urmatoarele tipuri de memorie:

Cache de nivel 1 si cache de nivel 2 Memoria RAM Memorie virtuala Un hard disk (sau mai multe).In sectiunile urmatoare voi incerca sa raspund la aceasta intrebare.

CARACTERISTICILE MEMORIEI

Memoria contine date sau instructiuni care sunt utilizate sau executate de procesor. Indiferent de tipul sau, caracteristicile memoriei sunt:

Locatiile adreselor. Memoria este formata din numere care indica locurile in care se afla informatia. Fiecare locatie aflata in memorie se numeste adresa si este exprimata in notatie hexazecimala. Numarul total de locatii care pot fi accesate de procesor formeaza spatiul de adrese fizice (in general, este exprimat in KB sau MB).

Timpii de acces. Cand se vorbeste de timpi de acces se are in vedere intervalul de timp necesar procesorului pentru a citi sau a scrie o informatie intr-o locatie anume.

Volatilitatea. Este o caracteristica prin care se defineste memoria din punct de vedere al pastrarii datelor. Daca la oprirea sistemului datele sunt pierdute se spune ca memoria este volatila iar daca datele se pastreaza atunci este vorba de memorie nevolatila (permanenta).

Desi memoria este, din punct de vedere tehnic, reprezentata de orice forma de stocare electronica, cel mai adesea termenul este utilizat pentru a identifica formele de stocare temporare si care pot fi accesate rapid. Daca un computer ar trebui sa acceseze hard disk-ul de fiecare data cand ar avea nevoie de date toate operatiile s-ar desfasura foarte lent. Prin urmare, majoritatea formelor de memorie sunt folosite pentru a stoca temporar datele.

MEMORIA CACHE

Pe parcursul acestui curs a aparut de mai multe ori termenul cache. Cache-ul este unul din conceptele principale atunci cand se vorbeste de computere si de cele mai multe ori apare in forme diverse (cache-uri de memorie, hardware, software, etc.). Unul din factorii care influ